On vit une époque vraiment extraordinaire !

Hier encore nous avions des certitudes…
 
Au moins en termes d’astrophysique, puisqu’on vous aura prévenu avec plusieurs semaines d’avance de l’arrivée d’une nova… J’allais dire une nouvelle « nova » (mais ce serait un pléonasme…), une nouvelle étoile qui va embraser nos lunettes astronomiques : Et ce spectacle céleste sera observable à l’œil nu depuis la Terre.
Pendant près d’une semaine, la luminosité de l’étoile va soudainement augmenter avant de revenir à son éclat habituel. Sa luminosité sera comparable à celle de l’Étoile polaire et elle deviendra l’un des objets les plus brillants dans le ciel, mais cela ne durera que quelques jours !
Elle est située à près de 3.000 années-lumière de la Terre, et sera visible dans la constellation de la Couronne Boréale.
Pour repérer cet événement qui a eu lieu à l’époque du David des Judéens (juste le temps pour que la lumière de cette époque-là nous parvienne enfin), il faudra regarder dans le prolongement du manche de la casserole dessinée par la Grande Ourse, entre les constellations du Bouvier et d’Hercule pour repérer le phénomène.
 
Et pourtant, par ailleurs, un prix Nobel de physique, Adam Riess, estime dans le même temps que nous avons peut-être mal compris l’Univers !
Je vous le dis, une époque extraordinaire !!!
 
Justement, ce prix Nobel de physique a continué son travail avec les supernovæ et les étoiles variables appelées des Céphéides pour percer l’énigme de ce que l’on appelle depuis quelques années la « tension de Hubble », une sorte de désaccord théorique entre deux méthodes permettant de mesurer l’expansion du cosmos observable.
Riess et ses collègues ont d’ailleurs mobilisé pour cela le télescope spatial James-Webb afin de tenter de confirmer ou non les observations faites depuis des décennies avec Hubble.
Or, la tension persiste et pourrait donc bien impliquer que les cosmologistes doivent revoir leur copie avec l'Univers.
 
Cette l’affaire est d’importance dans un monde où tout est relatif (même la seconde n’a pas la même durée au niveau du sol qu’en orbite…). Ce qui attire tout de suite l’attention, c’est la déclaration d’Adam Riess (le découvreur de l’accélération de l’expansion de l’univers) au sujet des conclusions à tirer de son travail avec ses collègues : « Une fois les erreurs de mesure annulées, ce qui reste est la possibilité réelle et passionnante que nous ayons mal compris l’Univers. »
Il serait temps de s’en rendre compte : Mais mieux vaut tard que jamais…
 
L’enjeu est d’importance car derrière cette déclaration se cache la nature de ce qui accélère l’expansion de l’Univers observable (l’autre, celui qui est trop loin pour être observé, on ne sait toujours pas), que l’on suppute être une « énergie noire » (qu’on ne sait pas ce que c’est) faisant intervenir plusieurs types de nouvelles physiques possibles mais tout autant le destin final de tout le cosmos qui dépend justement de la nature précise de cette « énergie noire ».
Lui, il a continué à explorer une voie de recherche à ce sujet et cela dans le cadre du fameux problème de ce qui est appelé la « tension de Hubble ».
Je vous explique : La loi de Hubble-Lemaître permet de relier la distance d’une galaxie à son décalage spectral en faisant intervenir une constante dite de « Hubble-Lemaître ».
Cette constante (l’univers n’en compte pas beaucoup, comme le nombre d’Avogadro, la vitesse de la lumière dans le vide, la constante de Planck et la faculté de mon foie à métaboliser les alcools forts…) est un paramètre fondamental du modèle cosmologique standard qui peut s’évaluer en mesurant précisément les caractéristiques du rayonnement fossile, ce qui a été fait avec la mission Planck (le satellite).
Les « Planckiens » ont analysé les mesures de Planck (le satellite) avec grand soin, tenant compte de plusieurs sources d’erreurs possibles.
On leur fait confiance sur le sujet…
De son côté, Riess et ses collègues avaient fait de même en utilisant le télescope Hubble pour étudier les explosions de supernovæ (SN Ia) dans des galaxies de plus en plus lointaines et, diantre, trouvaient une valeur différente pour la constante de Hubble !
Le fossé n’a fait que s’agrandir au cours des années, de sorte que c’est une énigme très sérieuse qui ébranle peut-être les fondations de la cosmologie standard : Les constantes n’auraient pas la même valeur d’un point à l’autre de l’univers !!!
C’est un peu comme si le nombre Pi (∏) variait entre 2,5 et 4 pour faire un cercle parfait…
Mais il peut s’agir aussi d’une erreur dans ce que l’on appelle « l’échelle des distances cosmiques ».
 
Sachez qu’en gros, dans cette méthode des Céphéides, on commence par mesurer des distances d’étoiles proches du Soleil dans la Voie lactée en utilisant la méthode assez simple de la parallaxe, notamment en recherchant des étoiles variables que l’on appelle des Céphéides, dont la particularité est que leur éclat apparent varie sur la durée.
Connaissant leur distance et leur luminosité apparente on peut en déduire leur luminosité absolue et découvrir que celle-ci est donc liée à la période de variation de sa luminosité.
En découvrant des Céphéides dans des galaxies proches, on peut donc en déduire en mesurant leur périodicité et leur luminosité apparente la distance des galaxies.
Simple…
 
Mais comme pour les mesures de parallaxe, la méthode à des limites quand on cherche à faire des observations plus lointaines.
Heureusement, on peut utiliser les explosions de supernovæ (SN Ia) dont on pense que la luminosité absolue est presque toujours la même et qui sont bien visibles à des milliards d’années-lumière : Il suffit d’établir une loi entre la luminosité apparente des supernovæ et leurs distances dans des galaxies proches où on peut étudier des Céphéides pour cela.
Simple également…
 
Malheureusement, les erreurs de chaque méthode peuvent s’ajouter (c’est le problème des approximations : Les écarts s’additionnent) et pour mesurer la constante de Hubble-Lemaître avec une grande précision il faut en faire de même avec chaque partie de l’échelle des distances.
Or, le maillon faible est peut-être les mesures des Céphéides qui sont soumises à trois problèmes.
 
Pour rappel, au début du siècle dernier, malgré les arguments visionnaires de Wright et Kant, la majorité des astronomes pensaient que les galaxies n’étaient que des objets particuliers à l’intérieur de notre propre Voie lactée.
Chacun sait que tout devait changer grâce à la découverte en 1912 par Henrietta Leavitt d’une relation mathématique précise liant la luminosité d’étoiles variables particulières, justement les céphéides, à leur période de pulsation… des astres qu’elle avait repérés dans les deux Nuages de Magellan.
 
On sait aujourd’hui que les Céphéides sont des étoiles géantes de classe I en train de faire fusionner leur cœur d’hélium en carbone. L’étoile elle-même est donc enrichie en hélium. Or, la température de l’étoile augmentant, l’hélium de ses couches supérieures s’ionise, ce qui augmente l’opacité de l’étoile.
La pression de radiation devenant plus forte, elle peut contrecarrer les forces de gravitation et l’étoile se dilate, devenant ainsi plus brillante puisque sa surface augmente.
Ce faisant, sa température diminue et les ions d’hélium finissent par capturer des électrons. L’opacité de l’hélium neutre baissant, la pression de radiation chute et la gravité de l’étoile la fait se contracter.
Sa surface et donc aussi sa luminosité diminuent et l’étoile se retrouve au début d’un nouveau cycle de pulsation.
 
Quatre à quinze fois plus massives que notre Soleil, les Céphéides sont particulièrement brillantes, de 100 à 300.000 fois plus que notre étoile. La relation trouvée par Henrietta Leavitt donne ainsi un moyen puissant de déterminer les distances des galaxies possédant des Céphéides.
En effet, la relation précise liant luminosité et période de pulsation donne une estimation de la magnitude absolue de ces étoiles.
Par conséquent, en comparant leur magnitude apparente avec celle, absolue, obtenue par la relation de Leavitt, on peut estimer la distance à laquelle se trouve l’étoile.
C’est le même principe qui permet de connaître la distance d’une bougie en fonction de sa luminosité, elle sera d’autant plus faible que la bougie se trouve loin.
Simple, vous dis-je…
 
En utilisant la relation de Henrietta Leavitt, Hubble démontra en 1923 que la galaxie d’Andromède était située à plus d’un million d’années-lumière (on estime aujourd’hui cette distance à au moins 2,4 millions d’a.-l.). Étant donné sa taille apparente, elle devait en plus être d’une taille comparable à celle de la Voie lactée.
Le royaume des galaxies et des Univers-îles de Kant-Wright s’imposait désormais à l’Humanité.
Mais, la relation de Henrietta Leavitt est calibrée d’après les distances des Céphéides déterminées par des moyens comme la parallaxe et n’est donc pas exempte d’erreurs.
Elle sert à son tour à calibrer la loi de Hubble au prix de quelques incertitudes.
Pour les astronomes, il existe ainsi une gamme de distances que l’on peut déterminer par une succession d’outils opérant à des échelles de plus en plus grandes.
Les erreurs se propageant, l’estimation des distances devient de moins en moins précise à mesure que l’on plonge dans les profondeurs de l’Univers observable.
En particulier, au-delà de cent millions d’années-lumière, les céphéides deviennent trop peu lumineuses pour être facilement utilisables.
Leur luminosité se noie dans celle des galaxies observées.
 
Donc le premier problème évoqué ci-avant, c’est que plus les galaxies observées sont loin, moins elles sont lumineuses et plus il est difficile de les distinguer des étoiles qui en sont proches sur la voûte céleste.
Le deuxième, c’est qu’il y a de la poussière dans les galaxies et qu’elle absorbe une partie de la lumière visible quand on fait des observations avec le télescope Hubble.
Le ménage n’y est pas fait régulièrement…
Enfin, Hubble lui-même peut avoir un biais « systématique » comme on dit, c’est-à-dire que l’instrument est mal réglé sans qu’on le sache ou qu’il ne fonctionne pas dans l’espace selon ce que l’on croyait connaître de l’instrument dans les laboratoires sur Terre.
Diantre, fis-je !
 
Adam Riess et ses collègues avaient donc entrepris de refaire les mesures de Hubble concernant des supernovæ en utilisant le télescope James-Webb. Ce dernier est fabriqué différemment de Hubble, et il n’a donc pas les mêmes biais systématiques potentiels. Il observe dans l’infrarouge, donc est moins perturbé par la poussière (laissée par la ménagère), et enfin il possède une résolution nettement supérieure, ce qui permet de limiter la contamination provenant de la lumière d’une étoile proche sur la voûte céleste puisqu’on peut distinguer plus facilement que l’on voit en fait deux étoiles.
Hubble observe principalement dans les bandes de la lumière ultraviolette et visible. Mais pas Webb qui observe dans l’infrarouge fait des images plus nettes, et ainsi les Céphéides se démarquent plus clairement, éliminant toute sorte de confusion potentielle.
 
L’équipe dirigée par Riess, a donc obtenu des observations supplémentaires avec Webb au point que Riess déclare maintenant : « Nous avons désormais couvert toute la gamme de ce que Hubble a observé, et nous pouvons exclure une erreur de mesure comme cause de « la tension de Hubble » avec une très grande confiance.
La combinaison de Webb et Hubble nous offre le meilleur des deux mondes.
Nous constatons que les mesures de Hubble restent fiables à mesure que nous montons plus loin sur l’échelle des distances cosmiques. ».
Donc, le James-Webb confirme l’énigmatique tension entre les mesures de la vitesse d’expansion de l'Univers
 
Rappelons que la constante de Hubble-Lemaître (H0) est tout à la fois une mesure de la vitesse d’expansion de l’Univers observable et une indication de son âge.
Mais depuis 10 ans, l’écart se creuse entre ces mesures obtenues par deux méthodes. L’étude du rayonnement fossile donne « H0 » est égal à 67,4 ± 0,5 km s⁻¹ Mpc⁻¹ et les supernovæ ont un « H0 » de 73,0 ± 1,0 km s⁻¹ Mpc⁻¹.
Pas de confusion possible…
Ce que le télescope James-Webb vient de confirmer plus solidement : La « tension » entre les mesures, sans remettre en cause le Big Bang, pourrait indiquer l’existence d’une nouvelle physique jusqu’ici inconnue.
C’est vous dire si on vit décidément une époque fantastique !!!
 
Dans son communiqué de la Nasa, Reiss explique d’ailleurs que pour lui, en ce qui concerne ces nouveaux résultats, « cela peut indiquer la présence d’une énergie noire exotique, d’une matière noire exotique, une révision de notre compréhension de la gravité ou la manifestation d’une théorie unifiée des particules et des champs.
L’explication la plus banale serait celle de multiples erreurs de mesure conspirant dans la même direction (quoique les astronomes ont exclu une seule erreur en utilisant des méthodes indépendantes), c’est pourquoi il est si important de refaire les mesures avec une plus grande précision.
Avec Webb confirmant les mesures de Hubble, ses mesures fournissent la preuve la plus solide à ce jour que les erreurs systématiques dans la photométrie des céphéides de Hubble ne jouent pas un rôle significatif dans la tension actuelle.
En conséquence, les possibilités les plus intéressantes restent sur la table et le mystère est devenu plus profond. »
Formidable : On sait désormais qu’on ne sait pas expliquer ce phénomène atypique de l’univers profond, mais on sait, sans se tromper, qu’il existe !
 
Une époque formidable, vous assure-je !
 
Bonne fin de week-end à toutes et à tous !
Rappelez-vous, aujourd’hui, c’est dimanche des Rameaux (chez les « papistes ») : Le Christ est réputé rentrer dans sa gloire, accueilli par son fan-club en liesse aux portes de Jérusalem et dans la ville : Une vraie « rock-star »!
 
I³
 
Pour mémoire (n’en déplaise à « Poux-tine ») : « LE PRÉSENT BILLET A ENCORE ÉTÉ RÉDIGÉ PAR UNE PERSONNE « NON RUSSE » ET MIS EN LIGNE PAR UN MÉDIA DE MASSE « NON RUSSE », REMPLISSANT DONC LES FONCTIONS D’UN AGENT « NON RUSSE » !
Post-scriptum : Alexeï Navalny est mort en détention pour ses opinions politiques. Les Russes se condamnent à perpétuité à en supporter toute la honte !
Постскриптум: Алексей Навальный умер в заключении за свои политические взгляды. Россияне обрекают себя на всю жизнь нести весь позор!
Parrainez Renommez la rue de l'ambassade de Russie à Paris en rue Alexeï Navalny (change.org)